一種色域擴展系統及方法

文檔序號：7695472閱讀：290來源：國知局

專利名稱：一種色域擴展系統及方法
技術領域：
本發明涉及顯示領域，尤其是顯示領域的色域擴展技術。
背景技術：
大色域顯示設備能顯示比原有顯示設備更多的色彩內容，如更深的紅色。然而現有影像色彩標準和采用這些色彩標準的視頻內容的色域較小，所
示能力不能得以充分體現。
一種可行的解決方案是采用色域擴展技術，即將原有色彩標準規定的色域映射到大色域顯示設備的色域。現有技術中實現這種色域擴展的常用方法是采用三維查找表和插值相結合的技術，這也是色彩管理標準流程中重要的步驟。根據這種方法，色彩顯示效果主要取決于三維查找表的規格和表中數
據，以及所采用的插值方法；色彩管理系統可以有多個三維查找表，每個查找表對應一個色域擴展方案，用戶根據自己的需要從中選擇一個色彩顯示效果。基于三維查找表和插值的色域映射方法雖然具有開放性和一定的靈活性，但是同時也存在以下的不足1)因為色彩顯示效果的種類與三維查找表的個數一致，由于三維查找表的個數是有限的，并且考慮到成本，也不會
到連續調節的目的；2)通用性不高，即一種顯示設備對應的所述查找表數據不能很好地適用于另一種顯示設備；3)要占用大量用于存放所述查找表數據的存儲器資源，從而提高了硬件成本；4)而且，就色域擴展來說，用戶對色彩擴展效果的感受主要取決于用戶對喜好色的偏愛，這種偏愛是因人而異的，有限的幾個所述查找表難以滿足各類人群的這種偏愛。總之，采用基于三維查找表和插值的色域映射方法在自由度、通用性、硬件成本問題上并沒有被很好地解決。
另外，雖然不少現有顯示設備設有飽和度調節裝置和方法，但其定義的飽和度主要是基于矩陣變換的色差信號，如YCbCr信號將RGB顏色信號分解為一個亮度信號Y和兩個色差信號Cb、 Cr，飽和度調節主要通過調節這兩個色差信號實現。而上述色差信號不是定義在均勻顏色空間上的，所以這類飽和度調節裝置和方法調整精度低，若用于色域擴展，會出現較明顯的色相偏移。所謂均勻顏色空間是指在該空間內各色區中人眼的顏色感知差異相同的顏色空間。

發明內容
本發明的目的在于克服上述技術缺陷，提供一種能夠實現連續調節并且能夠保護重要顏色的色域擴展系統和方法。
為實現上述發明目的，本發明提供的色域擴展系統包括信號輸入單元、正向變換單元、重要顏色管理單元、色域擴展單元、逆向變換單元和信號輸出單元；
所述信號輸入單元用于輸入象素顏色信息；
所述正向變換單元用于將所述的象素顏色信息轉換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；
所述重要顏色管理單元用于判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根據判斷結果計算弱化系數；
所述色域擴展單元用于接收設置的色域擴展系數和弱化系數，在線性 Lab顏色空間中根據所述的設置的色域擴展系數和弱化系數，將所述正向變換單元提供的L、 a、 b值擴展為新的L、 a、 b值；
所述逆向變換單元用于將擴展后的L、 a、 b值轉換為大色域的象素顏色信息；
所述信號輸出單元用于輸出所述大色域的象素顏色信息。上述技術方案中，所述色域擴展系統還包括色域擴展系數輸入單元，用于供用戶輸入設置的色域擴展系數(這里輸入的形式不限，比如可以由用戶自由地輸入，也可以預先設定一系列的數值，由用戶進行選擇)。
上述技術方案中，所述色域擴展系統還包括色溫選擇單元，用于供用戶
上述技術方案中，所述重要顏色管理單元包括色品坐標計算單元和弱化系數計算單元，所述色品坐標計算單元計算當前顏色色品坐標，所述的弱化系數計算單元根據當前顏色色品坐標判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根據判斷結果計算弱化系數。
上述技術方案中，所述象素顏色信息是RGB信號。上述技術方案中，所述正向變換單元包括XYZ色度系統正向變換單元和線性Lab顏色空間正向變換單元；所述XYZ色度系統正向變換單元用于將RGB 系統的R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統的X、 Y、 Z三激勵值；所述線性Lab顏色空間正向變換單元用于將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；
所述逆向變換單元包括線性Lab顏色空間逆變換單元和大色域XYZ逆變換單元；所述線性Lab顏色空間逆變換單元用于將色域擴展后的L、 a、 b值變換為XYZ色度系統的大色域X、 Y、 Z激勵值；所述大色域XYZ逆變換單元用于將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統的R、 G、 B激勵值。
為實現上述發明目的，本發明提供的色域擴展方法包括如下步驟
1 )輸入象素顏色信息；
2 )將所述象素顏色信息轉換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；
3 )計算當前顏色的色品坐標，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍，根據判斷結果計算弱化系數，接收設置的色域擴展系數；并根據所述設置的色域擴展系數和所述弱化系數得到修正后的色域擴展系數；
4 )在線性Lab顏色空間中，根據修正后的色域擴展系數，將所述步驟 2 )提供的L、 a、 b值擴展為新的L、 a、 b值；
5 )將擴展后的L、 a、 b值轉換為大色域的象素顏色信息； 6)輸出所述大色域的象素顏色信息。
上述技術方案中，所述步驟3 )中，所述設置的色域擴展系數由用戶輸入。
上述技術方案中，所述步驟2 )中，還包括由用戶選擇色溫值，根據該色溫值將象素顏色信息轉換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；所述步驟 5 )中，同樣根據所述色溫值，將擴展后的L、 a、 b值轉換為大色域的象素顏色信息。
上述技術方案中，所述象素顏色信息是RGB信號。上述技術方案中，所述步驟2 )包括如下子步驟 2 1 )將RGB系統的R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統的X、 Y、 Z 三激勵值；
2 2 )將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；所述步驟5 )包括如下子步驟
5 1 )將色域擴展后的L、 a、 b值變換為XYZ色度系統的大色域X、 Y、Z激勵值；5 2 )將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統的R、 G、 B 激勵值。上述技術方案中，所述步驟3 )中，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍的方法如下31)設定所有重要顏色的色品坐標基準值；3 2 )在色品坐標系中，當前顏色色品坐標落在以任意一個所述色品坐標基準值為中心的具有一定尺寸的幾何圖形內時，判定當前顏色屬于重要顏色范圍；否則，判定當前顏色不屬于重要顏色范圍；所述幾何圖形的尺寸由預先設定的門P艮值限定。上述技術方案中，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正方形的邊與色品坐標系的坐標軸平行或垂直。上述技術方案中，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正方形的邊與色品坐標系的坐標軸呈45度夾角。上述技術方案中，所述步驟3 )中，所述計算弱化系數和計算修正后的色域擴展系數的方法如下3 3 )當當前顏色不屬于重要顏色范圍時，弱化系數趴l;當當前顏色屬于重要顏色范圍時，則對于每個色品坐標基準值，以所述色品坐標基準值為中心，作經過當前顏色色品坐標點的正方形，將其中最小的正方形的邊長與所述門限值所限定正方形的邊長的比值作為弱化系數K;3 4 )由弱化系數K和設置的色域擴展系數VGE計算得到修正后的色域擴展系數VGEnCT=(VGE-l) *K+1。本發明具有的有益技術效果包括1 、本發明的色域擴展系統和方法能夠實現色域擴展系數的連續調節；2、本發明的色域擴展系統和方法引入了重要顏色管理的過程，使得重要的顏色在色域擴展的過程中不會造成過大的失真；3、本發明的色域擴展方法的算法計算效率高，對系統資源要求低，更好地滿足高數據量的視頻信號實時處理的要求；4、本發明在線性Lab顏色空間進行色域擴展處理，它是標準Lab顏色空間的很好近似，標準Lab顏色空間是國際照明委員會CIE定義的均勻顏色空間，是顏色管理流程中的標準工作空間。所謂均勻顏色空間是指這樣一種顏色空間，在該空間內各色區中人眼的顏色感知差異相同。但是將視頻的顏
色信號轉換到標準Lab顏色空間的算法非常復雜，不利于實時處理，所以本發明所述的色域擴展方法將工作空間定義在線性Lab顏色空間上這樣便大大簡化了轉換算法，減小了計算量；并且由于本發明在近似于均勻顏色空間的線性Lab顏色空間進行色域擴展運算，因此相對基于色差信號的調整方法，本發明能夠較好地避免色相偏差現象的發生，具有更高的精度和準確性。

以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中
圖l是本發明的連續可調的色域擴展的裝置示意圖2是在色品坐標系統中重要顏色的范圍的一個模型；
圖3是在色品坐標系統中重要顏色的范圍的另一模型；
圖4是在色品坐標系統中計算輸入信號的色品坐標點到重要顏色色品
坐標點的距離示意圖，其中重要顏色范圍以圖2中的模型為例；
圖5是在色品坐標系統中計算輸入信號的色品坐標點到重要顏色色品
坐標點的距離示意圖，其中重要顏色范圍以圖3中的模型為例。
具體實施例方式
實施例1
下面結合說明書附圖，詳細說明本實施例。圖l表示了本發明的連續可調的色域擴展的裝置示意圖。該裝置總的由用戶選擇單元2和控制系統1組成，該控制系統1接收用戶選擇單元2發送的信號并完成色域擴展。其中，用戶選擇單元2包括可供用戶選擇色溫值的色溫選擇單元21以及可由用戶自由設置色域擴展系數的色域擴展系數輸入單元22，其中色溫選擇單元21 向用戶提供若干個色溫值來選擇，例如5400K、 6500K、 9300K等；控制系統 1包括RGB信號輸入單元11、 XYZ色度系統正向變換單元12、線性Lab顏色空間正向變換單元13、由色品坐標計算單元15和弱化系數計算單元16組成的重要顏色管理單元3、色域擴展單元14、線性Lab顏色空間逆變換單元17、大色域XYZ逆變換單元18和RGB信號輸出單元19。所述RGB信號是指表示視頻數據象素顏色信息的數字信號。RGB信號輸入單元11接收符合一定色彩編碼標準(如Rec. ITU-R BT. 709標準)的視頻信號，該信號中的每一個象素點包含紅綠藍三基色的激勵值信息，設為R、 G和B， XYZ色度系統正向變換單元12將R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統的三激勵值，其中變換過程因色溫不同而不同，色溫值由用戶借助色溫選擇單元21選擇。線性Lab 顏色空間正向變換單元13將XYZ三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a和b,該變換過程也由色溫值決定，上述的線性Lab顏色空間的定義和以及由XYZ三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的轉換過程公開在 "Evaluation of smoothness tonal change reproduction on multi-primary display: Comparison of color conversion algorithm, Proc. SPIE， Vol. 5289, pp: 275-283 (2004)"的科技文獻中。同時，色品坐標計算單元15將 XYZ三激勵值變換到色品坐標系統中的色品坐標(x， y),弱化系數計算單元 16判斷色品坐標(x, y)是否屬于重要顏色范圍內，并根據判斷結果計算弱化系數，色域擴展單元14接收用戶利用色域擴展系數輸入單元22自由設定的值，同時接收弱化系數，對a和b進行色域擴展運算得到a^和b^。然后線性Lab顏色空間逆變換單元17將色域擴展后的a^和b,及其L變換回XYZ 色度系統的激勵值X,、 Y咖和Z,。大色域XYZ逆變換單元18將X咖、Y織和 Z^變換到大色域RGB系統的Rnew、 G，和并經RGB信號輸出單元19輸出
Rnew、Gnew Bnew葉5"^"。
實施例2
該萬
法包括
步驟201: RGB信號輸入單元11輸入預定色彩編碼標準的視頻信號，其中視頻信號中的每一個象素點包含紅綠藍三基色激勵值的信息，為R、G和B;
步驟202:用戶通過用戶選擇單元2上的色溫選擇單元21從若干個色溫值中選擇其中的一個；
步驟203: XYZ色度系統正向變換單元12根據用戶選擇的色溫值，將R、 G和B按照相應的色彩編碼標準變換成X、 Y和Z;
其中上述步驟203的具體步驟為
步驟2031:通過對應紅綠藍三色的三個一維查找表將R、 G和B變換成
線性顏色數據Rs、 Gs和Bs,變換關系取決于所采用的色彩編碼標準，例如
對BT. 709標準，采用/>式(1)
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，M為規一化信號強度，V是線性化數據結果。如RGB顏色信號用n 位二進制數據表示，則當M-R/2"時，對應V=Rs;當M=G/2^t,對應V=Gs; 當M-B/2"時，對應V-Bs,其中R、 G、 B的取值范圍為0 (2n-l),并且所有的V值事先計算完畢，以查找表的方式存儲在XYZ色度系統正向變換單元 12的存儲器中。
步驟2032: XYZ色度系統正向變換單元12中存有與借助色溫選擇單元 21可以選擇的所有色溫值對應的正向變換矩陣，通過用戶選擇的色溫值，XYZ 色度系統正向變換單元12可以找到與該色溫值對應的正向變換矩陣
Cll C12 C13 C21 C22 C23 C31 C32 C33
借助公式(2)得到X、 Y和Z'
<formula>formula see original document page 11</formula>
例如，若用戶設置的色溫是6500K,則其正向變換關系為
<formula>formula see original document page 11</formula>步驟204:線性Lab顏色空間正向變換單元13根據公式(3)將X、 Y和Z 變換成線性Lab顏色空間中的L、 a和b。<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，不同的色溫對應不同的7^,用戶通過色溫選擇單元21選擇設定的所有色溫值都各對應一個乙6,所有的都存儲在線性Lab顏色空間正向變換單元中，線性Lab顏色空間正向變換單元13可以通過讀取用戶設定的色
溫值方便地查找到與其對應的7^。71^中的1、Yn和Zn是這樣確定的，用戶
設定每一個色溫值都擁有對應色品坐標，例如用戶設定色溫值為TA，則TA 對應的色品坐標為(xA，yA,zA),則X" L和Zn用公式(4)計算得到。'F =100 公式(4) Z =&掘
例如，若用戶設定色溫為 6500K ，其色品坐標為 (0. 3127, 0. 3290， 0. 3583 )，由公式(4)可得(Xn, Yn， Zn )=( 95. 05， 100， 108. 91); 從而由公式(3)可得在該色溫下XYZ色度系統向線性Lab顏色空間的變換公式
-丄-_ 0 1.00 —
=5.2604 -5.00公式(4 - 1 )
夂0 2.0—1.8364Z
本發明在線性Lab顏色空間進行色域擴展處理，它是標準Lab顏色空間的很好近似，標準Lab顏色空間是國際照明委員會CIE定義的均勻顏色空間，是顏色管理流程中的標準工作空間。所謂均勻顏色空間是指這樣一種顏色空間，在該空間內各色區中人眼的顏色感知差異相同。但是將視頻的顏色信號轉換到Lab顏色空間的算法非常復雜，不利于實時處理，所以本發明所述的色域擴展方法將工作空間定義在線性Lab顏色空間上，這樣便大大簡化了轉換算法，減小了計算量；并且由于本發明在近似于均勻顏色空間的線性Ub 顏色空間進行色域擴展運算，因此相對基于色差信號的調整方法，本發明能夠較好地避免色相偏差現象的發生，具有更高的精度和準確性。
步驟205:色品坐標計算單元15同時從X、 Y和Z計算出對應的RGB 色品坐標(x，y),其中x和y通過公式(5)計算得到。
卜Z/(X + r+Z) 公式(5)
步驟206:弱化系數計算單元16接收x和y，判斷該RGB色品坐標(x, y)
是否屬于重要顏色對應色品坐標及其附近的范圍(即重要顏色范圍)內，并
根據判斷結果計算弱化系數K。
上述步驟206可以采用(但并不限于)如下過程實現
首先判定RGB色品坐標(x，y)是否屬于重要顏色范圍內，其中重要顏色
范圍可以為如下兩種重要顏色范圍的模型，假設重要顏色色品坐標包含三
個，分別記為(xl，yl),(x2，y2), (x3，y3):模型1:以重要顏色的色品坐標為正方形的中心，向外延伸一定距離的正方形范圍定義為重要顏色范圍，其中正方形的邊界均與色品坐標系統的坐標軸平行或垂直，如圖2所示。
模型2:以重要顏色的色品坐標為正方形的中心，向外延伸一定距離的正方形范圍定義為重要顏色范圍，其中正方形的邊界均與色品坐標系統的坐標軸呈45度夾角，如圖3所示。
以下以模型1為例，則步驟206可以采用(但并不限于)如下過程實現
步驟2061:如圖4所示，由實線表示的以重要顏色色品坐標為中心的正方形定義了重要顏色的范圍，且這些正方形的邊長都等于a，選取邊長的一半定義為門限值，即該門限值為a/2，也可以說這些定義重要顏色范圍的正方形的幾何尺寸由該門限值限定。
步驟2062:找到步驟205中計算得到的RGB色品坐標(x，y)(圖4中為 P)在色品坐標系統的位置，記為P,然后分別計算P到所有的重要顏色的色品坐標的橫向和縱向距離。如圖4所示，不妨以重要顏色色品坐標包含三個為例，則計算采用公式(6)。
血l = |xl — x|;辦l = |>1 —爿； < Sx2 = |x2 —x|;dy2 = |少2 —少|; A式(6)
血3 二 |x3 — x|;辦3 = |少3 -少|;
步驟2063:采用公式(7)計算出dl、 d2和d3。
dl = max(血l,辦l);= max(血2，辦2);= max(c&3，辦3) 公式(7) 結合圖4,可以得出dl、 d2和d3分別等于以三個重要顏色的色品坐標為中心、外邊界經過當前RGB色品坐標(x,y)并且邊界均是平行或垂直于色品坐標系統的坐標軸的三個正方形(在圖4中由虛線表示)的邊長的一半。
步驟2064:比較dl、 d2和d3,并取出最小的一個，設為d，則 c/ = minWUU3)。由此可見，2d就等于步驟2063中的三個正方形中的邊長值中最小的一個，即選擇了邊長最短的一個正方形，不妨假設dl〈d2〈d3,如圖4所示，此時2d等于圖4中以Cl為中心的虛線表示的正方形邊長2dl。此步驟的目的在于確定當前RGB色品坐標(x，y)到底應該以哪一個重要顏色的色品坐標為基準計算后續步驟的弱化系數K。
步驟2065:計算弱化系數K,計算的過程為判斷d是否大于門限值，即判斷d是否〉a/2，如果d〉a/2，則RGB色品坐標不屬于重要顏色范圍，且K=l;如果d《a/2,則RGB色品坐標屬于重要顏色范圍，且K-2d/a，可見弱化系數是依照步驟2063中三個正方形中邊長最小的一個正方形(即最小的正方形)進行計算的，而且由RGB色品坐標屬于重要顏色范圍時弱化系數的計算公式可以得出該弱化系數等于步驟2063中最小的正方形的邊長與表征重要顏色范圍的所述門限值限定的正方形的邊長的比值。
步驟206中判斷RGB色品坐標(x， y)是否屬于重要顏色范圍和計算弱化系數的方法還可以采用圖3中模型2定義的重要顏色范圍模型，則只需將步驟2061-步驟2065的步驟用如下具體步驟替代
步驟20611:如圖5所示，由實線表示的以重要顏色色品坐標為中心的正方形定義了重要顏色的范圍，且這些正方形的對角線的長度都等于b，選取對角線長度的一半定義為門限值，即該門限值為b/2,同樣也可以說這些定義重要顏色范圍的正方形的幾何尺寸由該門限值限定。
步驟20621:與上述的步驟2062的過程相同。
步驟20631:采用公式(7-l)計算出了n、 /2和/3:
<formula>formula see original document page 14</formula>
如圖5所示，可以得出/1、 /2和/3分別等于以三個重要顏色的色品坐標為中心、外邊界經過當前RGB色品坐標(x,y)(圖5中為P)并且邊界均與色品坐標系統的坐標軸呈45度夾角的三個正方形(在圖5中由虛線表示)的對角線的一半。
步驟2 0641:比較/1 、 /2和/3 ，并耳又出最小的一個，設為/ ，貝'J / = min(/1,/2,/3)。由此可見，2/就等于步驟20631中的三個正方形中的對角線長度中最小的一個，即選擇了對角線最短的一個正方形，不妨假設/1</2</3，如圖5所示，此時2/等于圖5中以Cl為中心的虛線表示的正方形的對角線的長度2/1。此步驟的目的在于確定當前RGB色品坐標(x，y)到底應該與哪一個色品坐標為基準計算后續步驟的弱化系數K 。
步驟20651:計算弱化系數K，計算的過程為判斷/是否〉b/2,如果/ >b/2,則RGB色品坐標不屬于重要顏色范圍，且K-1;如果/《b/2，則RGB 色品坐標屬于重要顏色范圍，iK=2//b。可見弱化系數K是依照步驟20631 中三個正方形中對角線長度最短的一個正方形(即最小的正方形)進行計算的，而且根據幾何學知識，正方形對角線長度與正方形邊長的比值固定，并結合RGB色品坐標屬于重要顏色范圍時弱化系數的計算公式，可以得到如下結論RGB色品坐標屬于重要顏色范圍時弱化系數等于步驟20631中最小的正方形的對角線長度與表征重要顏色范圍的所述門限值限定的正方形的對角線長度的比值，也就等于步驟20631中最小的正方形的邊長與表征重要顏色范圍的所述門限值限定的正方形的邊長的比值。
步驟207:色域擴展單元14接收用戶通過色域擴展系數輸入單元22自由設置的色域擴展系數VGE,并綜合步驟206中計算得到的弱化系數K,得到修正后的的VGEnew,其中^7￡_=(^ ￡-1)*〖+ 1，然后在線性Lab顏色空間中對a和b進行擴展處理，得到a,和bMW，計算方法采用公式(8):
卜^"'^^,; 公式(8)
這樣，對于不屬于重要顏色范圍的顏色，K=l，故VGE^與VGE相比沒有發生變化；而對于重要顏色范圍內的顏色，因為K〈1，所以VGE ew<VGE,而且隨著色品坐標越靠近重要顏色色品坐標，VGE麗越趨近于1，從而在色域擴展過程中弱化重要顏色的擴展，能夠降低重要顏色在色域擴展過程中的失真程度，起到保護重要顏色的作用。
步驟208:線性Lab顏色空間逆變換單元U將L、 a際和b隨變換回XYZ 色度系統中，得到X^、 Y^和Z自，變換過程采用下面的公式(9):
<formula>formula see original document page 15</formula>
其中，r—為步驟204中的r,A的逆矩陣，因此不同的色溫值也對應不同
的廠1，所有的7^存儲在線性Lab顏色空間逆變換單元17的存儲器中，線
性Lab顏色空間逆變換單元17根據用戶設定的色溫值讀取出相應的r」，利
用公式(9)得到設定色溫下的X歸、Y腳和Z咖。
步驟209:大色域XYZ逆變換單元18將X咖、Y麗和Z,變換回RGB系統
中的激勵值R咖、G，和Bnew。
上述步驟209的可以采用(但并不限于)如下過程實現
步驟2091:利用大色域顯示設備XYZ色度系統逆向轉換矩陣rn ri2 ri3
T21 F22 T23將Xnew、 Y,和Z自轉換到線性顏色空間R，、 G國和Bsnew，變 731 r32 T33_
換過程采用公式(IO)。該大色域顯示設備XYZ色度系統逆向轉換矩陣
ni m ri3
r21 T22 T23 731 T32 T33
由大色域顯示設備的三基色色品坐標和該顯示設備最亮白場對應的色溫決定，其計算方法可以從相關色度學知識得到。
一 w —711712713
廣r21T22*恥w公式(IO)
T31T32733—
步驟2092:借助預先建立的從線性Lab顏色空間激勵值到RGB系統激勵值的查找表，將R腦、G歸和B,變換到RGB系統中的激勵值R G,和B,。上述變換過程中，也可將步驟208和步驟209合成一個步驟完成。步驟210: RGB信號輸出單元19將R,、 G,和B,輸出。因為本實施例的色域擴展系統及方法中的所有變換過程需要的矩陣均是由預先計算好，并存入到存儲器中，因此涉及到矩陣的乘法運算僅僅只需進行幾個線性計算，并且本發明釆用的算法中沒有非線性的計算，因此計算效率很高，滿足大數據量視頻的實時處理的要求。
本實施例中，輸入的象素顏色信息是RGB信號，但本發明也可以采用其它信號做為象素顏色信息，如YCbCr信號，這是本領域的技術人員能夠理解的。
以上所述的具體實施例對本發明的目的、技術方案以及有益效果進行了詳細的說明。所應理解的是，上述內容僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明。凡在本發明的精神與原則之內，所做的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種色域擴展系統，包括信號輸入單元、正向變換單元、重要顏色管理單元、色域擴展單元、逆向變換單元和信號輸出單元；所述信號輸入單元用于輸入象素顏色信息；所述正向變換單元用于將所述的象素顏色信息轉換為線性Lab顏色空間中的L、a、b值；所述重要顏色管理單元用于判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根據判斷結果計算弱化系數；所述色域擴展單元用于接收設置的色域擴展系數和弱化系數，在線性Lab顏色空間中根據所述的設置的色域擴展系數和弱化系數，將所述正向變換單元提供的L、a、b值擴展為新的L、a、b值；所述逆向變換單元用于將擴展后的L、a、b值轉換為大色域的象素顏色信息；所述信號輸出單元用于輸出所述大色域的象素顏色信息。
2. 根據權利要求1所述的色域擴展系統，其特征在于，所述色域擴展系統還包括色域擴展系數輸入單元，用于供用戶輸入設置的色域擴展系數。
3. 根據權利要求1所述的色域擴展系統，其特征在于，所述色域擴展系統還包括色溫選擇單元，用于供用戶選擇色溫值，該色溫值作為所述正向變換單元和逆向變換單元的輸入參數。
4. 根據權利要求1所述的色域擴展系統，其特征在于，所述重要顏色管理單元包括色品坐標計算單元和弱化系數計算單元，所述色品坐標計算單元用于計算當前顏色色品坐標，所述的弱化系數計算單元用于根據當前顏色色品坐標判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍，并根據判斷結果計算弱化系數。
5. 根據權利要求1所述的色域擴展系統，其特征在于，所述象素顏色信息是RGB信號。
6. 根據權利要求5所述的色域擴展系統，其特征在于，所述正向變換單元包括XYZ色度系統正向變換單元和線性Lab顏色空間正向變換單元；所述XYZ色度系統正向變換單元用于將RGB系統的R、 G、 B三激勵值變換成 XYZ色度系統的X、 Y、 Z三激勵值；所述線性Lab顏色空間正向變換單元用于將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 'b值；所述逆向變換單元包括線性Lab顏色空間逆變換單元和大色域XYZ逆變換單元；所述線性Lab顏色空間逆變換單元用于將色域擴展后的L、 a、 b值變換為XYZ色度系統的大色域X、 Y、 Z激勵值；所述大色域XYZ逆變換單元用于將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統的R、 G、 B激勵值。
7. —種色域擴展方法，包括如下步驟1)輸入象素顏色信息；2)將所述象素顏色信息轉換為線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；3)計算當前顏色的色品坐標，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍，根據判斷結果計算弱化系數，接收設置的色域擴展系數，并根據所述設置的色域擴展系數和所述弱化系數計算得到修正后的色域擴展系數；4)在線性Lab顏色空間中，根據修正后的色域擴展系數，將所述步驟 2 )提供的L、 a、 b值擴展為新的L、 a、 b值；5)將擴展后的L、 a、 b值轉換為大色域的象素顏色信息；6)輸出所述大色域的象素顏色信息。
8. 根據權利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3) 中，所述設置的色域擴展系數由用戶輸入。
9. 根據權利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟2) 中，還包括由用戶選擇色溫值，根據該色溫值將象素顏色信息轉換為線性Lab 顏色空間中的L、 a、 b值；所述步驟5 )中，同樣根據所述色溫值，將擴展后的L、 a、 b值轉換為大色域的象素顏色信息。
10. 根據權利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述象素顏色信息是RGB信號。
11. 根據權利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟2 ) 包括如下子步驟21)將RGB系統的R、 G、 B三激勵值變換成XYZ色度系統的X、 Y、 Z 三激勵值；22)將X、 Y、 Z三激勵值變換到線性Lab顏色空間中的L、 a、 b值；所述步驟5)包括如下子步驟51)將色域擴展后的L、 a、 b值變換為XYZ色度系統的大色域X、 Y、 Z激勵值；52)將所述大色域X、 Y、 Z激勵值變換為大色域RGB系統的R、 G、 B激勵值。
12. 根據權利要求7所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 ) 中，判別當前顏色是否屬于重要顏色范圍的步驟如下31)設定所有重要顏色的色品坐標基準值；32)在色品坐標系中，當前顏色色品坐標落在以任意一個所述色品坐標基準值為中心的具有一定尺寸的幾何圖形內時，判定當前顏色屬于重要顏色范圍；否則，判定當前顏色不屬于重要顏色范圍；所述幾何圖形的尺寸由預先設定的門限值限定。
13. 根據權利要求12所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正方形的邊與色品坐標系的坐標軸平行或垂直。
14. 根據權利要求12所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 2)中，所述幾何圖形為正方形，且該正方形的邊與色品坐標系的坐標軸呈 45度夾角。
15. 根據權利要求13或14所述的色域擴展方法，其特征在于，所述步驟3 )中，所述計算弱化系數和計算修正后的色域擴展系數的步驟如下33)當當前顏色不屬于重要顏色范圍時，弱化系數K4;當當前顏色屬于重要顏色范圍時，則對于每個色品坐標基準值，以所述色品坐標基準值為中心，作經過當前顏色色品坐標點的正方形，將其中最小的正方形的邊長與所述門限值所限定正方形的邊長的比值作為弱化系數K;34)由弱化系數K和設置的色域擴展系數VGE計算得到修正后的色域擴展系數VGEnew=(VGE-l) *K+1。
全文摘要
本發明提供一種色域擴展系統，包括信號輸入單元、正向變換單元、重要顏色管理單元、色域擴展單元、逆向變換單元和信號輸出單元；所述正向變換單元將所述信號輸入單元輸入的象素顏色信息轉換為線性Lab顏色空間中的L、a、b值；所述重要顏色管理單元判斷當前顏色是否屬于重要顏色范圍并計算弱化系數；所述色域擴展單元在線性Lab顏色空間中將L、a、b值擴展為新的L、a、b值；所述逆向變換單元和所述信號輸出單元將擴展后的L、a、b值轉換為大色域的象素顏色信息并輸出。本發明還提供了相應的色域擴展方法。本發明能夠實現連續調節，計算效率高，另外，還引入重要顏色管理的過程，使得重要顏色在色域擴展過程中不會造成過大的失真。
文檔編號H04N9/64GK101616332SQ20081011567
公開日2009年12月30日申請日期2008年6月26日優先權日2008年6月26日
發明者張明勇, 勇畢, 王延偉申請人:北京中視中科光電技術有限公司

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